Transformateurs pour le contrôle des thyristors – qu’est-ce que c’est et à quoi ça sert ?

Un thyristor est l'un des composants semi-conducteurs de puissance les plus importants utilisés dans les circuits électroniques. Il se compose de quatre couches de semi-conducteur et possède trois bornes : l'anode, la cathode et la gâchette. Lorsqu'une tension appropriée apparaît entre l'anode et la cathode et qu'une impulsion de courant est appliquée à la gâchette, le thyristor passe en état conducteur et commence à laisser passer le courant dans le sens direct. C'est le courant de la gâchette qui contrôle son déclenchement.

Le thyristor conduit le courant jusqu'à ce que le courant dans le circuit tombe en dessous d'une valeur de maintien spécifique ou qu'une méthode spéciale d'arrêt du thyristor soit appliquée. Pour cette raison, il est souvent comparé à un interrupteur que l'on peut allumer mais qu'il n'est pas toujours facile d'éteindre.

Transformateur dans les circuits à thyristor

Le transformateur dans les circuits de commande de thyristor joue un rôle d'isolation et d'adaptation. Il permet de connecter en toute sécurité les circuits de commande au thyristor et assure la transmission des impulsions nécessaires à son déclenchement. Les enroulements secondaires du transformateur permettent de transmettre les impulsions de gâchette par rapport à la cathode tout en maintenant les valeurs appropriées de courant et de tension.

L'utilisation du transformateur protège également le contrôleur et l'ensemble de la partie de commande contre les interférences et les hautes tensions présentes dans les circuits de puissance. Ainsi, les thyristors utilisés dans des dispositifs de haute puissance peuvent être commandés par de petits signaux provenant de circuits électroniques basse tension.

Transistor vs. thyristor – différences

Bien que les thyristors et les transistors soient des dispositifs semi-conducteurs, leur principe de fonctionnement diffère considérablement. Un transistor bipolaire ou MOSFET fonctionne de manière linéaire et peut contrôler le courant en continu en fonction du signal de commande. Le thyristor, en revanche, après l'application d'une impulsion sur la gâchette, passe en état conducteur et le maintient jusqu'à ce que le courant dans le circuit chute.

On peut dire que le transistor ressemble à une vanne réglable, tandis que le thyristor est un interrupteur. Dans de nombreuses applications industrielles, des circuits utilisent les deux éléments pour réaliser le contrôle de la puissance.

Triac – variante du thyristor

Le triac est un élément semi-conducteur similaire au thyristor mais qui conduit le courant dans les deux sens. Grâce à cela, les triacs sont largement utilisés dans les appareils réseau où circule du courant alternatif. L'impulsion de commande peut déclencher le triac indépendamment de la polarité du sinus.

Les triacs sont utilisés pour réguler la puissance des charges en courant alternatif, par exemple dans les variateurs, les régulateurs de vitesse ou les contrôles de phase. Dans ces circuits, un transformateur à impulsions est souvent utilisé pour permettre une connexion et une isolation appropriées.

Circuit électronique de commande de phase

La commande de phase est l'une des méthodes les plus courantes d'utilisation des thyristors et triacs. Elle consiste à ce que le thyristor ne s'active que dans une partie spécifique de la sinusoïde de tension du réseau. De cette façon, il est possible de réguler la puissance délivrée à la charge en contrôlant le flux de courant.

Le transformateur utilisé dans le contrôle de phase fournit l'impulsion de gâchette au moment approprié, correspondant à l'angle de phase de la tension du réseau. Cela permet de réguler en douceur la puissance dans les appareils alimentés en courant alternatif.

Principe de fonctionnement du thyristor et du transformateur de commande

Le principe de fonctionnement du thyristor repose sur une rétroaction positive entre les structures internes, ce qui le fait conduire le courant après l'application de l'impulsion sur la gâchette. Le transformateur a pour rôle de fournir cette impulsion de manière sûre et contrôlée.

Le schéma d'un tel système comprend une source d'alimentation, un thyristor avec anode et cathode, et un transformateur avec enroulements secondaires. L'impulsion passant par la zone de la gâchette déclenche le thyristor. Les valeurs de courant et de tension doivent être choisies conformément aux spécifications afin d'éviter d'endommager le thyristor.

Thyristor GTO – thyristor éteignable

Une variante intéressante est le thyristor GTO (Gate Turn-Off), qui peut non seulement être déclenché mais également éteint via une impulsion de gâchette. Dans ce cas, le transformateur de commande doit transmettre à la fois des impulsions de courant de gâchette positives et négatives. Grâce à cela, le thyristor GTO est utilisé dans des systèmes de contrôle de puissance plus avancés et dans des entraînements de moteurs à courant continu.

Caractéristique et symbole du thyristor

Le symbole du thyristor montre l'anode, la cathode et la gâchette. La caractéristique courant-tension indique que le thyristor ne conduit pas dans le sens inverse, mais qu'il passe en état conducteur dans le sens direct après l'application de l'impulsion sur la gâchette. Les valeurs de résistance en état conducteur sont très faibles, permettant de contrôler de fortes puissances.

Applications pratiques

Les thyristors sont utilisés dans les circuits de régulation de puissance, les redresseurs commandés, les entraînements de moteurs à courant continu, ainsi que dans l'électronique domestique. Le transformateur dans ces circuits assure l'isolation galvanique et l'adaptation des signaux de commande.

Le contrôle de phase utilisant des thyristors et des triacs permet de réguler en douceur la tension et le courant dans de nombreux appareils. Cela permet de régler l'intensité lumineuse des lampes, la vitesse des moteurs et la puissance des résistances chauffantes.

Schémas et circuits électroniques

Les schémas de circuits à thyristor comprennent généralement une diode de protection, une résistance de limitation du courant de gâchette et un transformateur à impulsions. Un tel circuit peut être connecté au réseau en respectant la polarité correcte.

Le fonctionnement du thyristor peut être vérifié dans des conditions simples en observant le courant entre l'anode et la cathode après l'application du signal sur la gâchette. Si le thyristor conduit le courant, cela signifie que l'impulsion de déclenchement a été correctement fournie.

Conclusion

Le thyristor est un dispositif semi-conducteur d'une grande importance dans l'électronique de puissance. Le transformateur de commande des thyristors est un élément clé qui permet de connecter en toute sécurité et efficacement les circuits de commande. Grâce à lui, il est possible de réaliser un contrôle de phase, une régulation du courant et de la puissance dans des applications industrielles et domestiques.

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